淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
1 概述
變頻技術在大量的感性負載節(jié)能方面有著*的地位，節(jié)約的電能有時能達到30%以上，效益十分可觀。隨著變頻器日益廣泛的普及和應用，其占電網(wǎng)總負荷的比例也越來越大。其中大部分額定電壓為三相380V交直交型變頻器。然而，隨之帶來的電網(wǎng)諧波問題也越來越受到各變頻器用戶和供電部門的關注。由于變頻器的整流部分一般為三相全波不可控整流，直流回路采用大電容作為濾波器。這樣，雖然變頻器的網(wǎng)側輸入電壓波形基本上是正弦波，但輸入電流式脈沖式的充電電流，含有豐富的諧波，表現(xiàn)在網(wǎng)側的有5、7、11、13、17、19次等諧波電流，一般以5、7、11次為主。感型負載在運行中需要消耗大量的無功電流，但諧波會使無功補償裝置不能正常工作，并導致一些現(xiàn)代化的精密控制機床無法運行，因此對使用變頻器的系統(tǒng)采取諧波治理是必須的。針對變頻器工作特點，上海安科瑞電氣股份有限公司設計了ANAPF有源電力濾波補償裝置，不但可以濾除變頻裝置產(chǎn)生的諧波，同時還對系統(tǒng)進行了無功補償，滿足了廣大使用變頻器用戶的需求。
2 ANAPF有源電力濾波裝置特點
DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有極快的響應時間；先進的主電路拓撲和控制算法，精度更高、運行更穩(wěn)定；一機多能，既可補諧波，又可兼補無功；模塊化設計，便于生產(chǎn)調(diào)試；便利的并聯(lián)設計，方便擴容；具有完善的橋臂過流、保護功能；使用方便，易于操作和維護。
3 ANAPF有源電力濾波裝置參數(shù)
接線方式 | 三相三線或三相四線 |
接入電壓 | 3×380V ±10% |
接入頻率 | 50Hz ±2% |
動態(tài)補償響應時間 | 動態(tài)響應＜4ms，全響應時間＜20ms； |
開關頻率 | 10kHz |
功能設置 | 只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功；手動、自動切換。 |
諧波補償次數(shù) | 2-21次 |
保護類型 | 直流過壓 IGBT過流 裝置溫度保護 |
過載保護 | 自動限流在設定值，不發(fā)生過載 |
冷卻方式 | 智能風冷 |
噪音 | ＜ 65db(處于柜內(nèi)并運作于額定狀態(tài)) |
工作環(huán)境溫度 | -10℃～+45℃ |
工作環(huán)境濕度 | ＜85%RH 不凝結 |
安裝場合 | 室內(nèi)安裝 |
海拔高度 | ≤1000m（更高海拔需降容使用） |
進出線方式 | 下進下出 |
防護等級 | IP21 |
智能通信接口 | RS485/MODBUS-RTU |
遠程監(jiān)控 | 可選 |
外形尺寸(mm) (W×D×H) | 30A | 50A | 7 | 100A |
600×500×1500 | 600×500×1500 | 600×500×1800 | 800×600×2200 |
重量(kg) | 三相四線 | 三相三線 |
30A、50A | 7、100A | 30A、50A | 7、100A |
280 | 360 | 240 | 290 |
4 電網(wǎng)的諧波治理與無功功率補償?shù)囊饬x
隨著變頻器的廣泛應用，變頻器的諧波治理與無功功率補償?shù)囊饬x逐漸被人們所認識。變頻器供電電源按傅里葉級數(shù)可以分解為基波有功電流，基波無功電流，諧波和間諧波電流。
變頻器用量較大的車間，用電容器直接進行無功功率補償雖然可以大幅度降低基波無功電流，但是必然出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。這時，供電電流和電容器電流中的諧波和間諧波電流大幅度增加，電容器由于超溫和過壓而損壞，供電變壓器溫升加大。為避免諧波放大，諧波治理與無功功率必須同時進行。
污水處理廠用電設備主要有泵類、攪拌器、鼓風機類等負載。風機、泵類一般都要求變頻，而變頻器是一個非常大的諧波源，因此給系統(tǒng)帶來很嚴重的諧波污染和諧波干擾，造成系統(tǒng)不能正常工作，經(jīng)常性的燒壞電氣元件。同時系統(tǒng)中也有很多電力電子類元器件，如 UPS、開關電源等，都是諧波發(fā)生裝置。
項目背景：某污水處理廠變電所負載主要由變頻器組成，由變頻器帶動相應的電動機，由于全部都是變頻器負載，因此給系統(tǒng)帶來很嚴重的諧波污染和諧波干擾，造成系統(tǒng)不能正常工作，經(jīng)常性的燒壞電氣元件，為了解決問題，必須進行諧波治理。
安科瑞電氣股份有限公司技術人員經(jīng)過對現(xiàn)場測試結果研究后，決定采用一臺ANAPF100-400/B有源電力濾波柜進行就地補償。安裝示意圖如下：
●項目效果
由上圖可以看出，ANAPF100-400/B有源電力濾波柜投入運行后，電網(wǎng)質(zhì)量得到明顯的改善，諧波電流大幅度降低，電網(wǎng)電流諧波基本上被濾除掉，電流波形已經(jīng)接近正弦波，電流畸變率由65.5％降低為13.4％，5次諧波由61.3A降到4.9A。
ANAPF有源濾波器報價及主要元件清單
型號：ANAPF100-400/B |
參考價格：12萬元/臺 |
主要產(chǎn)品明細： |
序號 | 名 稱 | 型 號 | 數(shù)量 |
1 | APF電氣柜 | 800X600X2200 | 1 |
2 | 變流器 | APFCOV-CVT100 | 1 |
3 | 控制器 | APFMC-C100 | 1 |
4 | 電抗器 | APF-RE.(S)DG-100 | 1 |
5 | 有源電流互感器 | LT208-S7 | 3 |
6 | 濾波器 | DL-1TH1 | 2 |
7 | 斷路器 | CVS160FTM160D4P3D | 1 |
8 | 接觸器 | LC1D150M7C | 1 |
9 | 微型斷路器 | NDM1-63C32 | 1 |
10 | 中間繼電器 | MY4NAC | 2 |
11 | R型變壓器 | R320-0.38/0.22 | 1 |
12 | 諧波檢測儀 | ACR350EGH | 1 |
13 | 電線 | 16mm2 | 若干 |
14 | 電線 | 4mm2 | 若干 |
結論：和許多變頻器使用場合一樣，泵類、風機等設備的變頻機構產(chǎn)生的諧波，對系統(tǒng)變壓器、電容補償裝置以及用電設備等造成嚴重危害。使電機發(fā)生機械振動、噪聲和過熱，使變壓器局部嚴重過熱，使電容器、電纜等設備過熱，使絕緣老化，壽命縮短以至損壞。從上述數(shù)據(jù)中可以看出，運行電力濾波器前后，電網(wǎng)電流變化十分明顯，達到了消除電流諧波、改善電源電壓的目的。使得系統(tǒng)更加清潔和穩(wěn)定。
【參考文獻】
［1］ 上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版
作者簡介：
淮亞利，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電。
《ANAPF有源電力濾波裝置設計與應用圖集》（圖集號：ACR13CDX701）由安科瑞電氣股份有限公司主編，本圖集結合ANAPF有源電力濾波裝置產(chǎn)品的特點，依據(jù)電氣設計規(guī)范，研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題，達到改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全運行的目的。圖集適用于新建、改建、擴建和技改項目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設備的諧波抑制及綜合治理的設計與改造。
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